《工业机器人基础及应用编程技术》课件-第11章-点焊机器人编程及分析

第11章点焊机器人编程及分析教学目标《工业机器人基础及应用编程技术》1.理解点焊机器人的基本知识2.了解点焊机器人焊参数设置和点焊指令3.掌握点焊机器人编程方法目录页PAGEOFCONTENT11.1

点焊机器人基础点焊机器人组成点焊机器人工具坐标系标定点焊机器人运动轨迹及流程设计点焊机器人程序及分析本章小结思考与练习11.211.311.411.511.611.711.11.基本介绍点焊：电阻焊的一种，是热与机械力联合作用的焊接过程。（工作原理如图11-1所示，实际焊点如图11-2所示）点焊机器人：即用于点焊自动作业的工业机器人。图11‑1点焊工作原理图图11‑2实际焊点点焊机器人基础点焊机器人基础11.12.点焊的四大规范及参数

焊接电流（I）：点焊时输出的热量与电流的平方成正比，因此焊点电

流对焊点性能影响最敏感。

通电时间（T）：通电时间的长短直接影响输入热量的大小。电极压力（F）：电极压力会影响电阻的数值，从而影响输出热量，再

者还会影响焊件向电极散热。电极形状和尺寸：主要有锥台形和球面形两种电极，锥台形的端面直径d或球面形的端部圆弧半径R的大小，决定了电极与

焊件接触面积的多少。在电流同等时，决定了电流

密度大小和电极压强分布范围。注意：上述参数相互影响，应合理选取压力、电流和焊接时间三个参数组合3.机器人点焊指令（以FANUC工业机器人伺服焊枪点焊作业为例）

1)点焊初始设置:

点焊基本配置：焊接设备数量、焊机数量、焊枪数量、设备和焊机间接口类型选

择、焊接完成的判断方法、焊接过程中超时、焊接完成超时等参数设置。

单元接口设置：主要进行用户独自所需项目的设置。如HomeI/O宏程序的指定。

点焊设备设置：对伺服焊枪的显示焊接延迟时间、焊点计数寄存器编号、电极修

磨寄存器编号、要求修磨的焊接点数等进行设置。

点焊功能设置：启用自动焊接再试、加压时动作禁止等高级功能。

图11-3点焊初始设置点焊机器人基础11.13.机器人点焊指令（以FANUC工业机器人伺服焊枪点焊作业为例）

2)伺服焊枪初始设定:

伺服焊枪轴的初始设定：进行有关伺服焊枪轴的初始化设定（焊枪轴的追加、电

机型号、额定电流、电机大小、放大器编号、电机抱闸编号、最高速度等）

工具坐标系设定：在固定侧电极头的前端定义工具坐标系。

焊枪关闭方向设定：设定可动侧电极头的加压方向。

焊枪最大压力设定：该压力值按照焊枪制造商的指定值予以设定。

伺服焊枪调整实用工具：包括：运动方向设定、焊枪零点标定设定、齿数比及焊枪

行程极限设定、基于伺服焊枪调整实用工具的自动调整。

图11-3点焊初始设置11.1点焊机器人基础11.13.机器人点焊指令（以FANUC工业机器人伺服焊枪点焊作业为例）

2)伺服焊枪初始设定:

压力调整：将校正后的压力计固定在焊枪固定电极上，通过示教打点方式，进行

伺服焊枪的压力调整（压力标定）。完成后，控制器即完成了电机电流和伺服焊

枪机械压力之间的对应关系。为了使得压力精度保持均一，要定期执行压力调整

通过压力调整而得到的压力数据，用于点焊指令、加压动作指令及电极修磨指令。

工件厚度标定：在完成压力调整后，进行工件厚度的标定。

图11-3点焊初始设置点焊机器人基础3.机器人点焊指令（以FANUC工业机器人伺服焊枪点焊作业为例）

3)点焊I/O信号配置:

单元接口I/O信号：输入信号配置焊接有效/无效、加压有效/无效、冷却机复位、

自POUNCE返回原点位置、试验方式。（信号分配完成后须重启机器才生效）

点焊设备I/O信号：常用的有冷却机正常、水流量正常、焊接变压器正常等输入信

号，复位冷却机、焊枪压力通知信号等输出信号。

点焊机I/O信号：利用点焊机I/O信号，使用数字量输入/输出来实现机器人与焊机

之间通信。图11-3点焊初始设置11.1点焊机器人基础4.机器人点焊指令功能（以FANUC工业机器人伺服焊枪点焊作业为例）

指令说明点焊指令点焊指令是在程序中指定伺服枪操作的指令。指定点焊指令的一连串处理（加压、焊接、打开）叫做“点焊顺序”。加压动作指令加压动作指令是进行加压动作而不进行点焊的指令。该指令在加压完成后不执行焊接处理和焊枪开启操作。压力指令压力指令是在使用点焊指令或加压动作指令外的通常动作指令语句进行动作的情况下以指定压力限制伺服焊枪轴的最大扭矩的指令。焊枪零点标定指令焊枪零点标定指令通过现在位置进行焊枪轴的零点位置标定。11.1点焊机器人基础4.机器人点焊指令功能（以FANUC工业机器人伺服焊枪点焊作业为例）

1)点焊指令:

点焊指令：程序中指定伺服焊枪操作的指令。指定点焊指令的一连串处理（加压

焊接、打开）叫做“点焊顺序”。点焊指令除了执行一连串的动作和

焊接处理外，还执行电极头磨损量补偿、焊枪挠曲补偿等处理。

点焊指令格式：SPOT[SD=m,P=n,t=i,S=j,ED=m]m：电极头距离条件（1~99）n：加压条件编号（1~99）i：厚度（0.0~999.9）j：焊接条件（0~255）11.1点焊机器人基础4.机器人点焊指令功能（以FANUC工业机器人伺服焊枪点焊作业为例）

点焊指令条件设定:

点焊指令条件设定

图11-4点焊指令条件设定11.1点焊机器人基础4.机器人点焊指令功能（以FANUC工业机器人伺服焊枪点焊作业为例）

点焊指令条件设定:

开始位置电极头距离（SD）：指定进行用于焊接的焊枪关闭时伺服焊枪的电极

头间距离。

加压条件（P）：按所指定的加压条件进行加压。如图11-5所示。

图11-5加压条件设置页面11.1点焊机器人基础4.机器人点焊指令功能（以FANUC工业机器人伺服焊枪点焊作业为例）

点焊指令条件设定:

厚度（t）：按所指定的厚度进行加压。

焊接条件（S）：由控制装置向焊机发送所指定的焊接条件。

结束位置电极头距离（ED）：焊接后进行焊枪打开时，指定的伺服焊枪的电极头间距离。

开始/结束电极头位置距离有可动侧和固定侧距离2个值，如图11-6，图11-7所示。

图11-6加压条件设置页面图11-7开始/结束电极头位置距离设置页面

11.1点焊机器人基础4.机器人点焊指令功能（以FANUC工业机器人伺服焊枪点焊作业为例）

点焊指令执行时的焊接顺序说明:如图11-10所示图11-10焊接顺序图

11.1点焊机器人基础4.机器人点焊指令功能（以FANUC工业机器人伺服焊枪点焊作业为例）

示例程序：

1：LP[1]1000mm/secCNT100；作业接近点2：LP[2]1000mm/secCNT50；按指定条件进行点焊顺序动作:SPOT[SD=1,P=1,t=2.0,S=1,ED=1]3：LP[3]1000mm/secFINE；作业规避点

11.1点焊机器人基础4.机器人点焊指令功能（以FANUC工业机器人伺服焊枪点焊作业为例）

2)加压动作指令:

加压动作指令：加压动作指令是进行加压动作而不进行点焊的指令。该指令在加

压完成后不执行焊接处理和焊枪开启操作。与点焊指令一样，当加压动作指令作

为动作附加指令时能进行焊嘴磨损补偿和焊枪挠曲补偿。

点焊指令格式：PRESS_MOTN[SD=l,P=m,t=n]动作附加指令的格式：LP[1]2000mm/secFINEPRESS_MOTN[SD=1,P=1,t=2.0]

加压动作指令可执行动作附加指令和单独指令。若是动作附加指令，在加压顺序中，

不仅可动侧电极头动作，固定侧电极头也动作。此外，还可进行电极头磨损量补偿和

焊枪挠曲补偿。11.1点焊机器人基础4.机器人点焊指令功能（以FANUC工业机器人伺服焊枪点焊作业为例）

3)压力指令:

压力指令：是在除点焊指令或加压动作指令外的通常动作指令语句进行动作的情

况下，以指定压力限制伺服焊枪轴的最大扭矩的指令。

压力指定指令格式：t：压力（1~9999）在指定压力上乘以换算系数（压力－扭矩）计算出扭矩极限值，变更可

动侧电机的扭矩极限值。同时，变更移动时／停止时误差过大错误的阈值，以避免在加压

时产生此错误。

压力指定指令格式：加压标准指令是将通过压力指定指令变更的扭矩极限值及误差过大错误阈值复原为变更前

的值。11.1点焊机器人基础11.14.机器人点焊指令功能（以FANUC工业机器人伺服焊枪点焊作业为例）

压力指令示例程序：

1：Pressure[100]Kgf；改变压力2：LP[1]100mm/secCNT50；把持工件3：LP[2]100mm/secCNT50；移动4：LP[3]100mm/secFINE；开启工件5：Pressurestandardgun1；复原压力

点焊机器人基础11.14.机器人点焊指令功能（以FANUC工业机器人伺服焊枪点焊作业为例）

4)焊枪零点标定指令:

焊枪零点标定指令：焊枪零点标定指令通过当前位置进行焊枪轴零点位置标定。

焊枪零点标定指令格式：GunZeroMaster［＃］：＃：焊枪编号（1~6）

焊枪零点标定指令示例程序：1：LP[1]100mm/secFINE；在加压条件P=[98]中指定0N:Press_motn[SD=1,P=98]2：WAIT0.5sec；原地等待3：GunZeroMaster[1]；进行焊枪１的零点标定4：LP[2]100mm.secFINE；焊枪打开点焊机器人基础11.2（1）机器人本体（2）伺服/气动点焊钳（3）电极修磨器（4）管线包（5）机器人供电电缆、伺服编码器电缆、焊机通讯电缆（6）水气单元（7）焊钳冷水管（8）焊钳回水管（9）点焊控制器冷水管（10）冷水机（11）点焊控制器（点焊焊机）（12）机器人控制柜电源（13）焊接供电电缆（14）机器人控制柜（15）示教器（16）焊钳进气管（17）水流检测开关（18）系统供电电源

1.点焊机器人组成点焊机器人组成11.2

2.点焊钳分类根据焊钳加压的驱动方式分为气动焊钳和伺服焊钳图11‑12气动焊钳图11‑13伺服焊钳点焊机器人组成11.2

2.点焊钳分类按焊钳的结构型式分为C型焊钳和X型焊钳。图11‑14C型焊钳图11‑15X型焊钳点焊机器人组成11.2

2.点焊钳分类按焊钳加压力大小，可分为轻型焊钳和重型焊钳。如图11-16和图11-17所示图11‑16轻型焊钳图11‑17重型焊钳点焊机器人组成11.2

3.电极修磨器点焊焊接时，电极上通过的电流密度很大，热

量非常高，同时需施加比较大的压力，电极容

易出现变形，进而影响对点焊焊核大小的控制；

由于电极的氧化造成导电能力下降，点焊通电

电流值就不能得到很好的保证。为了消除这些

不利因素对焊接质量的影响，当电极出现较大

变形与磨损时，必须使用电极修磨器定期对电

极进行修磨。图11‑18电极修磨器点焊机器人组成

1.伺服焊枪主要由伺服电机、枪电极（可动侧电极）、机器人电极（固定侧电极）、

固定臂等部分组成，如图11-19所示。

图11‑19伺服焊枪组成图11‑20工具坐标系的设定点焊机器人工具坐标系标定11.311.3

2.点焊机器人工具坐标系设定操作步骤

（1）操作按键进入坐标系设置界面；（2）选择工具坐标系，进入工具坐标系设置界面；（3）移动光标到所需设置的工具坐标系号处，进入详细界面；（4）根据需要，选择相应的设置方法（三点法、六点法、直接输入法），

进入示教界面或直接输入界面，依次完成后续示教或直接输入操作。

通常伺服焊枪都有相应尺寸参数，可通过直接输入法来完成工具坐标

系的设定，以简化示教操作。（5）设定完成工具坐标系后，通过激活此工具坐标系，并检验坐标轴方向

与TCP位置的准确性。

点焊机器人工具坐标系标定点焊机器人运动轨迹及流程设计11.4图

11‑21玻璃导槽支架焊点示教编程前，先完成点焊基本配置、单元接口设置、点焊设备设置等，再进行伺服焊枪的设置、工具坐标系的设定、焊枪关闭方向的设定、焊枪零点标定、压力调整、工件厚度标定等，最后，进行点焊I/O信号的配置，包括单元接口I/O信号、点焊设备I/O信号、点焊机I/O信号的配置。完成上述工作，再进行点焊指令的示教编程。点焊机器人运动轨迹及流程设计11.4图11‑22初始位置

图11‑23作业接近点位置点焊机器人运动轨迹及流程设计11.4图11-24焊点1位置

图11-25焊点2位置点焊机器人运动轨迹及流程设计11.4图11-26作业规避点位置示教编程时，需要注意以下几个方面：（1）根据工件焊接点实际情况，合理设置各项参数，如：压力、厚度、焊接时间、焊接条件等，以保证焊接质量；（2）机器人在每个焊接点的位置示教一定要准确；（3）合理设置开始/结束位置电极头距离值。在保证焊枪电极开度足够，避免运行中和工件发生碰撞，且实现较快的运行节拍；（4）减小SD动作和ED动作的CNT比率，减轻电极头的拖拽发生，必要时可设为FINE。（5）作业接近点位置、作业规避点位置设置要合理，以保证机器人作业路径的安全。点焊机器人程序及分析11.5示教编写点焊程序如下。

1:UTOOL_NUM=1 //选定工具坐标系

2:UFRAME_NUM=0 //选定用户坐标系

3:PAYLOAD[1] //选定有效载荷

4:JP[Phome]30%FINE //初始位置

5:JP[2]